古生物学

古生物学绪论概述古生物学学科的全貌，研究内容。

学习的目的，拟解决的问题。

在地球科学中的地位。

课程特点及教学、学习方法。

全貌：研究内容：①生物学方面：生物体的结构、构造、个体发育和系统发生、生物演变和环境适应，乃至生物的生理和生物化学等；②地质学方面：古生物的地质时间含义、古生物的兴衰与迁移、古生物与能源，以及古生物的埋藏与石化作用等；目的：第一讲古生物学原理古生物学研究的具体内容：化石、化石形成、化石的保存类型、化石分类体系及研究方法。

化石：保存在岩层中地质历史时期的生物遗体和生命活动痕迹；分类：①假化石：与化石相似，但与生命活动无关，如矿物集合体、泥裂、砾石、矿质结核、树枝状铁质沉积物等；②大化石：用常规方法在肉眼下即能研究的化石；③微化石：肉眼不能直接可靠地分辨，需要借助于一定的仪器设备及通过一定的手段才能进行研究的生物体或身体的微小部分；④超微化石：必须在电子显微镜或扫描电子显微镜下进行观察和研究⑤分子化石：需要高新设备才能确切观察和研究的地质体中那些来自生命活动的有机体，基本保存了原始的生物化组分的基本碳骨架；化石的保存类型；化石的形成：（1）生物本身的条件：最好具有硬体，因为软体部分容易腐烂、分解而消失，而硬体主要有矿物质组成，能够比较持久地抵御各种破坏作用，如方解石、白云石、石英等矿物在成岩和石化过程中比较稳定，容易保存成为化石；除此之外，具有机制硬体如角质层、木质和几丁质薄膜的生物，虽易遭受破坏，但在成岩过程中可炭化保存成为化石；（2）生物死后的环境：①物理条件：如高能水动力条件下生物尸体易被破坏；②化学条件：如水体pH值小于7.8时，CaCO3易于溶解；氧化环境中有机质易腐烂；③生物条件：如食腐生物和细菌常破坏生物尸体；（3）埋藏条件：①与埋藏的沉积特性质有关：圈闭较好的沉积物易于保存，如化学沉积物、生物成因的沉积物，一些特殊的沉积物还能保存生物软体部分，如松脂、冰川冻土等；②具孔隙的沉积物中的古生物尸体易被破坏：基底上的内栖生物，以及一些表栖生物也能破坏沉积物内的生物遗体；（4）时间条件：①埋藏前的暴露时间：及时埋藏有利于形成化石并且埋藏后不被再挖掘出来；②石化作用时间：经过地质历史时间的成岩石化作用并且埋藏时间要长；（5）成岩条件：埋藏的尸体与周围的沉积物一起，在漫长的地史成岩过程中，逐步石化，形成岩石的一个部分。

石化作用：埋藏在沉积物中的生物体，在成岩作用中经过物理化学作用的改造而成为化石的过程。

有以下三种类型：①矿质充填作用：生物硬体组织中的一些空隙，经过石化作用被一些矿物质沉淀充填，使得生物硬体变得致密和坚硬；②置换作用：在石化作用过程中，原来生物体组分被溶解，外来矿物质充填，如硅化、钙化、白云化、黄铁矿化等；如果溶解速度等于充填速度，原生物体的微细结构可以保存下来，如果溶解速度大于充填速度，则原来的微细结构难以再现；③碳化作用：石化作用过程中，生物遗体中不稳定的成分分解和升馏挥发，仅留下较稳定的碳质薄膜保存为化石，通常是几丁质的生物体发生此石化作用，如植物叶化石、笔石枝化石等；化石保存类型：（1）实体化石：全部生物遗体或部分生物遗体的化石，又可以分为完整实体和不完整实体两种类型；（2）模铸化石：保存在岩层中生物体的印模和铸型，根据化石与围岩的关系分成4类：①印痕化石：生物软体在围岩上留下的印痕；②印模化石：生物硬体在围岩表面上的印模，包括：外模、内模、复合模；③核化石：生物硬体所包围的内部空间或生物硬体溶解后形成的空间，被沉积物充填固结形成的化石，包括：内核与外核两种；④铸型化石：原壳体被全部溶解后，沉积物在原空间再次充填形成的化石；（3）遗迹化石：也称痕迹化石，是保存在岩层中古代生物活动留下的痕迹和遗物；大致可分为5类：①软底沉积物中的动物痕迹，②软底沉积物中的植物痕迹，③硬质底层上的生物侵蚀痕迹，④动物的排出物，⑤古人类的劳动工具及文化遗迹；（4）化学化石：也称分子化石，分解后的古生物有机组分残留在地层中形成的化石，化石分类体系：研究方法：①化石标本和样品的野外采集②化石标本的揭露和分离③化石的鉴定和记叙④化石的照相、制图和复原⑤化石资料的分析与应用标准化石：特征明显，分布广泛，演化时间短或演化迅速，易于在地层发现的化石。

第二讲生物与环境生物与环境关系；生存条件、生存环境、生物圈、生态系统、生态平衡、营养结构、食物链、生物相；环境因素对生物分布的主要影响；生物环境分区；生物的主要生活方式；生物之间的相互关系；化石群落分析的一般方法；礁生态系的基本特点。

生物与环境的关系：生物与其生活的环境是矛盾的统一体；①它们相互制约、相互作用；②生物不能脱离环境而独立存在，环境通过物理、化学和生物因素作用于生物；生存条件：维持生物的生命活动（如新陈代谢、生长发育、增值）的基本外界条件；生存环境：生物周围一切生物的和非生物的因素的总和，也称生境；非生物因素：包括物理因素和化学因素；生物因素：生物之间的相互关系；生物圈：指地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所，它包括岩石圈的上层、全部的水圈和大气圈的下层。

生态系统：群落和它的非生物环境成分，通过物质的循环和能的流动而相互作用，形成的复杂的系统；生态平衡：一方面是生物种类(即生物、植物、微生物)的组成和数量比例相对稳定;另一方面是非生物环境(包括空气、阳光、水、土壤等)保持相对稳定。

生态平衡是一种动态平衡。

比如，生物个体会不断发生更替，但总体上看系统保持稳定，生物数量没有剧烈变化。

营养结构：指食物链与食物网；食物链：一定环境范围内，各种生物通过食物而产生的直接或间接联系；生物相：相指沉积特征、生物特征及所代表的生存环境的总和；陆地上因温度、降雨量的不同，形成不同的气候形态，某气候区内具有共同适应特性的动、植物群集，组成生物相。

环境因素对生物分布的主要影响：（1）温度：温度主要是通过影响生物的生存和繁殖来控制生物的分布；（2）水深：水深控制着植物的垂直分布，因此势必影响其他以植物为食的草食性动物的分布，并最终影响到肉食性动物的分布；（3）光线：地球上的生命活动都直接或间接地依靠太阳辐射的能量来维持；（4）盐度：正常盐度海水中生物种类多样，但当海水的盐度升高或降低时，便出现海水的咸化或淡化，这都会引起生物在种类和数量上的变更，常表现为生物种类贫乏；（5）其他因素：①底质：也称基底，是底栖生物经常居住、固着、生长和生活的地方；②含氧量：氧气是除厌氧生物之外的一切生物呼吸所必需的；③水体流动性：水是任何生物体都不可缺少的重要组成部分，动物和植物一样必须保持体内的水分平衡；④共生生物：生物之间存在相互依赖、相互影响、相互竞争的关系。

生物环境分区：（1）按海陆分布的地理分区：①陆地：又可分为：陆地环境生物区、河流环境生物区、沼泽环境生物区、湖泊环境生物区②海洋：根据海水的深度和海底地形来划分：滨海生物区、浅海生物区、半深海生物区、深海生物区、远洋生物区；（2）按海拔高度及海水深度的地理分区：高山区、平原区、滨海区、浅海区、半深海区、深海区；按纬度划分的地理区：极地区、寒带区、温带区、亚热带区、热带区；生物的主要生活方式：（1）水生生物的生活方式：①游泳生物：具游泳器官、能主动游泳的生物；②浮游生物：没有真正的游泳器官，常随波逐流、被动地漂浮在水中；③假浮游生物：没有真正的游泳器官，往往附着在水草、树干或其它游泳生物的身上，被动地在水中漂浮；④底栖生物：指生活在水层底部，经常离不开基底的生物；包括：表生生物：包括底栖活动型生物和底栖固着生物；内生生物：包括潜穴生活的生物和钻孔生物的生物；（2）陆生生物的生活方式：大部分陆生动物可以自由活动，爬行的运动方式仅限于低级动物，陆地蜗牛借“肉足”爬行，蠕虫利用肌肉收缩运动，节肢动物和脊椎动物用肢端和脚趾行走、奔跑和跳跃。

也有少数动物营潜穴和钻孔生活，但多数动物钻孔和潜穴的目的是居住、保护或伺机捕食等。

另一部分动物营空中飞行生活方式，但只有节肢动物中的部分昆虫和脊椎动物的鸟类进化到用翅来飞行。

生物之间的相互关系：生物之间存在着相互依赖、相互影响、相互竞争的关系。

不同生物之间的关系形式很多，总体可以归纳为生死对抗和合作共生两大类；生死对抗：包括对抗关系、抗生关系、捕食关系、竞争关系；合作关系：包括共生关系、寄生关系、共栖关系、互惠共生关系。

化石群落分析的一般方法：化石群落指生物群落死后原地埋藏被保存为化石的一部分。

化石群落并不完全和现在群落相同，由于埋藏和保存作用等方面的原因，化石群落一般会丧失很重要的生物群落的特征：①与现生群落相比，化石群落中很少保存软躯体的生物，对微体化石通常也注意不够未被认识的化石也常不被计算在内，或由于技术问题未被修理出来。

总之由于地质记录的不完备性，化石群落只能保存一部分生活群落的成员；②保存在同一地层的化石群不一定就是原地生活群落；③比较营养结构和分异度的差异，生态学研究的群落可以有生产者营养级，但在化石群落中找不到软躯体的生产者（如许多藻类），特别是在古生代的化石群落中；④在化石群落中往往只有少数例子可以阐明生物之间的相互关系，如寄生现象、捕食现象、互惠共生等，因为这些现象很难保存下来。

礁生态系的基本特点：指相化石：能够明确反映某种特定环境条件的化石；第三讲生命的起源和进化生命起源的三个阶段：（1）有机化合物形成：N、H元素和H2O、CO、H2S、甲烷等无机化合物——氨基酸、核苷酸、单糖等有机化合物；（2）生物大分子形成：有机化合物——甘氨酸、蛋白质、核酸等生物大分子；（3）生命形成：多个生物大分子聚集，形成以蛋白质和核酸为基础的多分子体系，它具有初步的生命现象——从周围环境中吸取营养，将废物排出体系。

原核细胞和真核细胞：原核细胞是组成原核生物的细胞。

这类细胞主要特征是没有以核膜包被的细胞核，同时也没有核膜和核仁，只有拟核，进化地位较低。

真核细胞指含有真核（被核膜包围的核）的细胞。

其染色体数在一个以上，能进行有丝分裂。

还能进行原生质流动和变形运动。

生物演化的主要线索和主要谱系：生物进化的主要规律：全面进化与退化：适应辐射与趋同：适应辐射：生物进化过程中，由于适应不同的生态条件或地理条件而发生物各分化；适应趋同：亲缘关系疏远的生物，由于适应相似的生活环境而在形体上变得相似。

渐变与突变：突变指生物体的DNA发生改变；系统发生：即生物系统的发生和演变过程；重演律：个体发育史是系统发育史的简短而快速重演；个体发育：即个体从生命开始到死亡为止的演变过程；集群绝灭与复苏：集群绝灭mass extinction：生物绝灭率突然数十倍地增高；器官相关定律：环境条件变化使生物的某些器官发生变异而产生新的适应时，必然会有其他的器官随之变异；生物进化的不可逆性：在生物演化过程中，已经绝灭的生物和退化的器官，在以后的历史中就不可能再次出现；适应：在长期的演化过程中，由于自然选择的结果，生物在形态结构及生理机能上，与其生存环境取得良好协调一致；特化：生物对某种生活条件特殊适应的结果。